專利名稱:一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)，屬于光纖通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
通信由電到光是一次革命，光通信是由光傳輸和光交換兩部分所組成，目前光傳輸技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了極高的水平。由于光纖低廉的價(jià)格，極大地傳輸容量和飛速發(fā)展的光通信技術(shù)，光纖傳輸已經(jīng)可以滿足社會(huì)的需求，甚至超過(guò)了當(dāng)前人類的需求。但是交換卻是電的交換，其交換容量非常有限，需將光傳輸?shù)拇罅扛咚傩畔⑾茸兂呻姡儆陕酚善鬟M(jìn)行交換，然后由電變成光，再進(jìn)行高速大容量的光通信傳輸。這就像人們建設(shè)了極好極寬的高速公路，可以跑幾百輛幾千輛甚至幾萬(wàn)輛的車，車速可以是每小時(shí)幾百公里甚至幾千公里。但是過(guò)河沒(méi)有橋，人們需從高速車上下來(lái)排隊(duì)乘輪渡，而輪渡的速度和容量非常有限，人們經(jīng)輪渡到達(dá)對(duì)岸后再去乘高速汽車，這樣的交通系統(tǒng)是極不合理，不能令人滿意的。人們首先需要解決的是如何建造高速公路的立交橋，而這種立交橋就是光的交換，可以說(shuō)，通信由電到光的歷程進(jìn)行了還不到一半，所以光交換成為了目前世界上最熱門(mén)的研究課題。
目前在光交換技術(shù)的研究主流是1.屬于光分組交換的OPS，光突發(fā)交換OBS，光標(biāo)記交換OLS，其目的在于提高光路效率，但這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必須以關(guān)鍵的光器件的成熟為前提，其中最主要的有1)光交換需要高速光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)大容量的交換，甚至需要大交換能力的光開(kāi)關(guān)矩陣；2)需要有光邏輯器件完成交換信息的識(shí)別和處理，為了減小網(wǎng)絡(luò)的阻塞率要求網(wǎng)絡(luò)中有適當(dāng)?shù)墓饩彌_設(shè)備。而研究到目前為止，光邏輯器件還很不成熟，不能完成復(fù)雜的邏輯處理功能；控制信息的執(zhí)行只能在電域完成，即在電域上識(shí)別信頭，由電信號(hào)來(lái)控制光開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，因此并不是一種真正意義的理想的全光交換，而是電控光交換，由于它沒(méi)有擺脫電子“瓶頸”的限制因而其發(fā)展和應(yīng)用受到了限制。3)目前也沒(méi)有全光的隨機(jī)存儲(chǔ)器，只能通過(guò)無(wú)源的光纖延時(shí)線(FDL)或有源的光纖環(huán)路來(lái)模擬光緩存功能。因此全光的包交換在目前仍然需要進(jìn)行繼續(xù)進(jìn)行大量的研究工作，離實(shí)用化有相當(dāng)遙遠(yuǎn)的距離。
2.以波長(zhǎng)交換為主的光網(wǎng)絡(luò)，從全光網(wǎng)AON到光傳送網(wǎng)OTN到目前的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)ASON，人們進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一定的進(jìn)展。但ASON沿用了集中交換的概念，將眾多光纖的終端引向交換局，所需光開(kāi)關(guān)組件非常龐大。如果每根光纖傳輸n個(gè)波長(zhǎng)，共有m根光纖，則共需要m*n個(gè)光波長(zhǎng)變換器，而開(kāi)關(guān)陣列將更加龐大和復(fù)雜，電控制層的技術(shù)難題也是前所未有的。所以最終ASON的復(fù)雜性將前所未有，價(jià)格也將是天文數(shù)字。因此也在短期內(nèi)無(wú)法實(shí)用化。
另外，上述兩種光交換模式都沒(méi)有從結(jié)構(gòu)上解決網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題。需要著重指出的是，在IP分組交換網(wǎng)絡(luò)中，受信者不能實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地知道發(fā)信者的地址碼，這是導(dǎo)致犯罪的根源容易產(chǎn)生黑客入侵、病毒流行、黃色泛濫、垃圾信息成山、網(wǎng)上賭博盛行；而且，在非常時(shí)期敵人對(duì)網(wǎng)絡(luò)的攻擊將使整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)陷于癱瘓。顯然，這不是一個(gè)信息安全的網(wǎng)絡(luò)。所以，電子商務(wù)不可能在不安全的網(wǎng)絡(luò)上得到迅速的發(fā)展，同時(shí)也阻礙了IP網(wǎng)自身的發(fā)展。目前計(jì)算機(jī)的速度已經(jīng)達(dá)到了每秒數(shù)十萬(wàn)億次，即將達(dá)到每秒千萬(wàn)億次的量級(jí)，在這樣高的計(jì)算速度下，IP網(wǎng)的防火墻和密鑰將被迅速解密。在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，敵我雙方首先攻擊的將是對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的安全牽系國(guó)家的安危，社會(huì)的穩(wěn)定和信息社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展。目前我國(guó)軍委的重要文件只能通過(guò)車遞傳送，效率極低，對(duì)未來(lái)的國(guó)防安全極為不利。
為克服現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的缺陷和不足之處，本發(fā)明提供了一種“一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計(jì)思想。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)。本發(fā)明目的是充分利用廉價(jià)的光纖、寬闊的波長(zhǎng)資源和各種非常廉價(jià)的光電子器件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效，擴(kuò)展性強(qiáng)和安全健壯的交換體系。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是采用光路交換方式，建立起端到端的連接，受信者確定發(fā)信者的信息和地址；采用具有光路交換功能的光節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行分布式的交換，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，整個(gè)交換體系中不存在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；同時(shí)對(duì)多根光纖進(jìn)行放大的損耗補(bǔ)償方式；采用波分和纖分的復(fù)用方式，利用現(xiàn)有光纜中大量光纖數(shù)量以及光纖的傳輸帶寬；采用交換和信令協(xié)議；利用陣列波導(dǎo)光柵波長(zhǎng)選擇器件和線性波長(zhǎng)變換器，進(jìn)行細(xì)粒度交換。
本發(fā)明的有益效果；
優(yōu)勢(shì)在于基于光路交換設(shè)計(jì)，直接建立端到端的連接，從而在根本上保證了光路交換系統(tǒng)的安全性；采用分布式的節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成光路的交換和上下話路，保證整個(gè)交換系統(tǒng)無(wú)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，保證了健壯性；充分利用光纖中大量的波長(zhǎng)資源和光纜中的光纖資源，保證了結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單和可擴(kuò)展性。
圖1是本發(fā)明的光路交換系統(tǒng)拓?fù)鋱D。
圖2是本發(fā)明的光路交換系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3是一個(gè)具有四個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布式波分纖分光交換網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)圖。
表1是本發(fā)明的各節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)分配。
下面結(jié)合附圖本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1首先，采用光路交換方式，建立起端到端的連接，從而保證受信者可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地確定發(fā)信者的信息和地址，因此從原理上確保了體系的安全，避免出現(xiàn)黑客入侵、病毒流行等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)難以消除的威脅；其次，采用具有光路交換功能的光節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了分布式的交換功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，整個(gè)交換體系中不存在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從而大大提高效率，克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中集中控制所造成的性能下降和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更符合“邊緣論”的要求，同時(shí)對(duì)多根光纖進(jìn)行放大的損耗補(bǔ)償方式，降低了組網(wǎng)成本；第三，采用波分和纖分的復(fù)用方式，充分利用現(xiàn)有光纜中大量光纖數(shù)量以及光纖的極大傳輸帶寬，以更簡(jiǎn)單更廉價(jià)的方式實(shí)現(xiàn)了大容量的全光交換，避免了“電子瓶頸”的限制；第四，采用較為簡(jiǎn)單的交換和信令協(xié)議，可以高效安全的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的正常、突發(fā)交換以及組播等功能，減少了阻塞的產(chǎn)生。第五，利用陣列波導(dǎo)光柵波長(zhǎng)選擇器件和線性波長(zhǎng)變換器，可以實(shí)現(xiàn)高效的細(xì)粒度交換功能。
本發(fā)明的技術(shù)包括1.本交換系統(tǒng)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)雙環(huán)自愈功能。在不同位置布置主節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間采用多根光纖相連，每根光纖內(nèi)又復(fù)用多個(gè)波長(zhǎng)信道，從而保證交換系統(tǒng)帶寬的要求。從每個(gè)主節(jié)點(diǎn)還可以引出多個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，次級(jí)節(jié)點(diǎn)又可以引出下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，從而形成大環(huán)套小環(huán)的結(jié)構(gòu)，以完成從骨干到接入系統(tǒng)的交換。如圖1所示。所有節(jié)點(diǎn)功能類型相同。例如京滬穗這個(gè)環(huán)上，大的城市有15個(gè)，如圖1所示，在這個(gè)主干通信網(wǎng)中有北京、天津、濟(jì)南、南京、上海、杭州、寧波、福州、廈門(mén)、深圳、廣州、衡陽(yáng)、長(zhǎng)沙、武漢、石家莊，每個(gè)城市就是一個(gè)OXC光節(jié)點(diǎn)。每個(gè)主節(jié)點(diǎn)引出多個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)又引出下一級(jí)節(jié)點(diǎn)。
2.分布式光節(jié)點(diǎn)具有光纖光路和波長(zhǎng)光路的交換功能，可以根據(jù)信令控制通路的建立和拆除。波長(zhǎng)分配辦法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度以及節(jié)點(diǎn)在交換體系中的位置給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一組信令接收波長(zhǎng)，這些波長(zhǎng)均符合ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)規(guī)定，并且在相同級(jí)別的節(jié)點(diǎn)所分配到的波長(zhǎng)不重復(fù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有上下話路的能力。每節(jié)點(diǎn)有固定的接收波長(zhǎng)，采用對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)的可調(diào)諧光纖光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)下話路，光纖光柵還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)墓δ?。在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)，只有規(guī)定接收波長(zhǎng)的光才能由光柵下載到本地，其余波長(zhǎng)的光由另一光柵串進(jìn)行色散補(bǔ)償后進(jìn)入下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，完成波長(zhǎng)選路及光信號(hào)的色散補(bǔ)償。分布式光節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，在正向工作狀態(tài)下，光信號(hào)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，經(jīng)EDFA放大，該節(jié)點(diǎn)的接收波長(zhǎng)經(jīng)與環(huán)行器(CLT)相連的啁啾光柵色散補(bǔ)償后下載到該節(jié)點(diǎn)，完成本節(jié)點(diǎn)信號(hào)的接收，此處的光柵同時(shí)起到光分插復(fù)用器(OADM)的作用。其余的與本節(jié)點(diǎn)接收波長(zhǎng)不符的信號(hào)經(jīng)對(duì)應(yīng)的啁啾光柵串進(jìn)行色散補(bǔ)償后進(jìn)入合波器，經(jīng)光開(kāi)關(guān)處輸出至正向環(huán)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；該節(jié)點(diǎn)發(fā)送波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)合波器后，經(jīng)光開(kāi)關(guān)輸出。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)故障出現(xiàn)鏈路倒換后，即節(jié)點(diǎn)工作在反向工作狀態(tài)時(shí)，信號(hào)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，經(jīng)EDFA放大，進(jìn)行對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的下載，完成本節(jié)點(diǎn)信號(hào)的接收，然后其余的波長(zhǎng)經(jīng)對(duì)應(yīng)的光柵串色散補(bǔ)償后進(jìn)入耦合器Q，輸出至反向環(huán)下一節(jié)點(diǎn)；該節(jié)點(diǎn)發(fā)射波長(zhǎng)經(jīng)合波器至光開(kāi)關(guān)，然后經(jīng)耦合器Q輸出。
3.若節(jié)點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)，應(yīng)設(shè)置光纖放大器，采用包層泵浦結(jié)構(gòu)，用一個(gè)或幾個(gè)泵浦源可以同時(shí)獲得對(duì)多根光纖和多個(gè)波長(zhǎng)的放大，稱為一泵多纖技術(shù)；具體實(shí)現(xiàn)是采用側(cè)面耦合方式將泵浦光注入光纖束中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多根光纖的同時(shí)放大。
在本發(fā)明的光路交換系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以支撐多種業(yè)務(wù)方式。由光分插復(fù)用器下載到本地節(jié)點(diǎn)的信號(hào)包括以下信號(hào)波長(zhǎng)常規(guī)業(yè)務(wù)波長(zhǎng)、突發(fā)業(yè)務(wù)波長(zhǎng)(信令和信號(hào))、組播業(yè)務(wù)波長(zhǎng)、環(huán)路狀態(tài)輔助判斷波長(zhǎng)，分別完成常規(guī)呼叫、突發(fā)呼叫、組播業(yè)務(wù)和系統(tǒng)管理功能，具體內(nèi)容如下(1)常規(guī)業(yè)務(wù)，意為波長(zhǎng)上承載的是普通語(yǔ)音數(shù)據(jù)視頻業(yè)務(wù)信息；常規(guī)業(yè)務(wù)是系統(tǒng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行連接傳送信號(hào)，對(duì)應(yīng)于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)大城市之間正常的業(yè)務(wù)連接，信道中可以傳輸高速數(shù)據(jù)。
(2)突發(fā)呼叫，用于滿足敏感業(yè)務(wù)或大容量業(yè)務(wù)的需要；突發(fā)業(yè)務(wù)采用信令握手機(jī)制。發(fā)出業(yè)務(wù)請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)首先向其欲開(kāi)展業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)發(fā)出呼叫請(qǐng)求，即向被叫節(jié)點(diǎn)發(fā)送信令，被叫節(jié)點(diǎn)收到信令后，檢測(cè)突發(fā)信號(hào)波長(zhǎng)是否被占用，如果突發(fā)信號(hào)信道空閑，則向呼叫節(jié)點(diǎn)返回接受信令，同時(shí)將本地接收信道配置為突發(fā)信號(hào)信道；如果突發(fā)信號(hào)信道已被占用，則拒絕呼叫請(qǐng)求。若雙方可以握手成功，則隨著突發(fā)信道的建立完成，突發(fā)業(yè)務(wù)便建立；突發(fā)業(yè)務(wù)結(jié)束后，突發(fā)信道拆除。
(3)組播業(yè)務(wù)，主要用于一些帶寬密集型的業(yè)務(wù)，是將發(fā)送端的信息復(fù)制多份且傳遞給多個(gè)接收端，即實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信。本發(fā)明通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置統(tǒng)一的波長(zhǎng)來(lái)作為組播波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)組播業(yè)務(wù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為組播業(yè)務(wù)的發(fā)起端，向其他節(jié)點(diǎn)提供組播業(yè)務(wù)。組播通道的建立也是通過(guò)信令機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若某節(jié)點(diǎn)發(fā)起組播業(yè)務(wù)，首先向網(wǎng)內(nèi)其余節(jié)點(diǎn)發(fā)送信令，通知其它節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收組播信息；各個(gè)接收端做好節(jié)點(diǎn)相關(guān)配置，返回信令至發(fā)送端節(jié)點(diǎn)，且準(zhǔn)備接收組播信息，由此建立組播信號(hào)通道，實(shí)現(xiàn)組播業(yè)務(wù)。
(4)環(huán)路狀態(tài)輔助判斷波長(zhǎng)用于本發(fā)明系統(tǒng)光路狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，從而為系統(tǒng)管理提供依據(jù)。系統(tǒng)管理是系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的重要功能。本波長(zhǎng)交換系統(tǒng)的管理參照了SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理模型，并針對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)際情況做了適當(dāng)調(diào)整。網(wǎng)管硬件部分由PC機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成，其中PC機(jī)相當(dāng)于網(wǎng)管工作站，1片主單片機(jī)和4片從單片機(jī)共同作為代理，主單片機(jī)位于工作站附近，從單片機(jī)分布于四個(gè)節(jié)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)時(shí)采用中斷響應(yīng)的方式。4片從單片機(jī)分別采集1、2、3、4四個(gè)節(jié)點(diǎn)的光電探測(cè)器和光開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主單片機(jī)轉(zhuǎn)換這些信息成適當(dāng)?shù)母袷?網(wǎng)管工作站可以接受，適合傳送的格式)，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)管工作站。同時(shí)應(yīng)網(wǎng)管工作站的要求，設(shè)置系統(tǒng)中個(gè)單板的工作狀態(tài)。如果檢測(cè)到系統(tǒng)異常，網(wǎng)管工作站立即通過(guò)網(wǎng)管代理通知相應(yīng)的光開(kāi)關(guān)動(dòng)作，而且工作站能夠分析故障所在區(qū)間，便于故障處理。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，有狀態(tài)采集模塊、節(jié)點(diǎn)控制模塊和顯示模塊，用于完成經(jīng)過(guò)本節(jié)點(diǎn)輔助信道光功率的采集、光信噪聲比的計(jì)算，通信信道信號(hào)有無(wú)的判斷以及節(jié)點(diǎn)各設(shè)備供電、告警等狀況的收集，在環(huán)網(wǎng)故障時(shí)完成本節(jié)點(diǎn)內(nèi)相關(guān)光開(kāi)關(guān)的倒換，對(duì)本節(jié)點(diǎn)異常情況下的緊急處理和安全恢復(fù)，并將這些信息經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)處理后顯示。節(jié)點(diǎn)間環(huán)路的運(yùn)行狀況是通過(guò)功率監(jiān)測(cè)方式獲得的。在環(huán)路中注入一個(gè)固定波長(zhǎng)的直流光，在四個(gè)節(jié)點(diǎn)處分別對(duì)直流光的功率進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)路工作狀況的監(jiān)控。環(huán)路運(yùn)行狀態(tài)、光開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息經(jīng)網(wǎng)管代理編碼處理后，傳送至工作站PC機(jī)實(shí)時(shí)顯示。在可視化控制程序里，將環(huán)路運(yùn)行信息由主控PC實(shí)時(shí)顯示，主控PC能在故障時(shí)發(fā)出警告，自動(dòng)發(fā)送控制信息，切除故障，并且顯示并分析記錄故障所在的光纖區(qū)間。
實(shí)施例2在不同位置布置主節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間采用多根光纖相連，每根光纖內(nèi)又復(fù)用多個(gè)波長(zhǎng)信道，從而保證交換系統(tǒng)帶寬的要求。從每個(gè)主節(jié)點(diǎn)還可以引出多個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，次級(jí)節(jié)點(diǎn)又可以引出下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，從而形成大環(huán)套小環(huán)的結(jié)構(gòu)，以完成從骨干到接入系統(tǒng)的交換。如圖1所示。所有節(jié)點(diǎn)功能類型相同。例如京滬穗這個(gè)環(huán)上，大的城市有15個(gè)，如圖1所示，在這個(gè)主干通信網(wǎng)中有北京、天津、濟(jì)南、南京、上海、杭州、寧波、福州、廈門(mén)、深圳、廣州、衡陽(yáng)、長(zhǎng)沙、武漢、石家莊，每個(gè)城市就是一個(gè)OXC光節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)。北京市的各個(gè)區(qū)為次級(jí)節(jié)點(diǎn)，各次級(jí)節(jié)點(diǎn)可以組成一個(gè)環(huán)網(wǎng)，通過(guò)OXC與主節(jié)點(diǎn)相連。各次級(jí)節(jié)點(diǎn)又可以引出下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，連接到區(qū)內(nèi)的各個(gè)單位，從而完成整個(gè)交換系統(tǒng)的拓?fù)洹?br> 下面以四節(jié)點(diǎn)環(huán)網(wǎng)為例，說(shuō)明本交換體系的具體實(shí)施方式
。
整個(gè)光纖自愈環(huán)實(shí)現(xiàn)雙向1200km傳輸，共設(shè)四個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。環(huán)路中功率放大器、在線放大器、前置放大器均采用摻鉺光纖放大器(EDFA)，作為前置放大器時(shí)使用的EDFA的噪聲指數(shù)小于5，其它位置小于6。在節(jié)點(diǎn)之間，啁啾光纖光柵用于色散補(bǔ)償和信道外的噪聲濾除，從而提高傳輸信號(hào)的光信噪比(OSNR)；在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，光柵在實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還實(shí)現(xiàn)了本地業(yè)務(wù)的下話路和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)的選路功能，從而實(shí)現(xiàn)了分布路由。
在本發(fā)明搭建下的四節(jié)點(diǎn)光路交換系統(tǒng)中，需要為每一個(gè)連接請(qǐng)求建立從源端到目的地端的光路，在該交換系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都固定的分配三個(gè)發(fā)送波長(zhǎng)、三個(gè)接收波長(zhǎng)。每個(gè)波長(zhǎng)由發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)唯一確定，從而建立節(jié)點(diǎn)間的端到端的連接。所使用的波長(zhǎng)符合ITU-T規(guī)定，各節(jié)點(diǎn)具體發(fā)送接收波長(zhǎng)見(jiàn)表1。
表1本發(fā)明例中四節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)分配
每個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，當(dāng)環(huán)路正常工作，即信號(hào)工作在正向環(huán)，光信號(hào)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，EDFA放大信號(hào)用于補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的插入損耗，由于光纖光柵非線性效應(yīng)比較小，在信號(hào)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)處較高的入纖功率不至于對(duì)傳輸信號(hào)造成非線性損傷；放大后的信號(hào)再經(jīng)一系列的光環(huán)行器，該節(jié)點(diǎn)的接收波長(zhǎng)通過(guò)相應(yīng)的光柵色散補(bǔ)償后由環(huán)形器從環(huán)路中下載，完成信號(hào)的接收；其余的與本節(jié)點(diǎn)接收波長(zhǎng)不符的信號(hào)在光柵串中補(bǔ)償了傳輸過(guò)程中引入的色散后進(jìn)入合波器，與本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信號(hào)一起經(jīng)過(guò)光開(kāi)關(guān)后，輸出進(jìn)入環(huán)路繼續(xù)傳輸。這樣節(jié)點(diǎn)完成了本地業(yè)務(wù)的下載、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)信號(hào)的色散補(bǔ)償以及路經(jīng)本節(jié)點(diǎn)的連接經(jīng)過(guò)本節(jié)點(diǎn)交換轉(zhuǎn)至其他節(jié)點(diǎn)等功能。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)故障進(jìn)行鏈路倒換后，這時(shí)光信號(hào)由反向環(huán)入口進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，信號(hào)經(jīng)EDFA放大后，同樣在經(jīng)一系列的光環(huán)行器后，進(jìn)行該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的下載，完成該節(jié)點(diǎn)信號(hào)的接收；其余與本節(jié)點(diǎn)接收波長(zhǎng)不符的信號(hào)在光柵串完成了色散補(bǔ)償后進(jìn)入耦合器Q輸出至反向環(huán)下一節(jié)點(diǎn)；該節(jié)點(diǎn)發(fā)射波長(zhǎng)經(jīng)合波器至光開(kāi)關(guān)，然后經(jīng)耦合器Q輸出。由于環(huán)路這時(shí)工作在逆向環(huán)狀態(tài)，使得該發(fā)起連接的信號(hào)能進(jìn)入逆向環(huán)傳輸。節(jié)點(diǎn)內(nèi)這種配置，使得無(wú)論環(huán)路在工作線路和保護(hù)線路，節(jié)點(diǎn)都能完成所需的本地業(yè)務(wù)下載、信號(hào)色散補(bǔ)償和分布交換等功能，且工作在兩種狀態(tài)下的信號(hào)基本沒(méi)有串?dāng)_，保證了經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)傳輸信號(hào)的性能。
鏈路中的損耗采用一泵多纖的方式。采用側(cè)面耦合的方式將泵浦光耦合進(jìn)傳輸光纖，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的放大，節(jié)約系統(tǒng)成本。
在表1中，每個(gè)波長(zhǎng)由發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)唯一確定，例如發(fā)送節(jié)點(diǎn)為2，接收節(jié)點(diǎn)為3，則節(jié)點(diǎn)2須向節(jié)點(diǎn)3發(fā)送波長(zhǎng)λ10。其中，波長(zhǎng)λ4、λ8、λ12、λ16即為預(yù)留突發(fā)波長(zhǎng)。用預(yù)留波長(zhǎng)完成節(jié)點(diǎn)之間的突發(fā)信息，即表中的λ4、λ8、λ12、λ16， 預(yù)留波長(zhǎng)為四個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以呼叫的波長(zhǎng)。每個(gè)預(yù)留波長(zhǎng)收到發(fā)送者信令后該節(jié)點(diǎn)立即向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送其預(yù)留波長(zhǎng)的信令，同時(shí)其預(yù)留接收端波長(zhǎng)都產(chǎn)生Δλ的變化，發(fā)送波長(zhǎng)也相應(yīng)產(chǎn)生Δλ的變化，這樣其它節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)入。如當(dāng)節(jié)點(diǎn)3需要突發(fā)呼叫節(jié)點(diǎn)1時(shí)，它利用波長(zhǎng)λ4向節(jié)點(diǎn)1發(fā)出帶有自己節(jié)點(diǎn)信息的呼叫請(qǐng)求信息，如果此時(shí)節(jié)點(diǎn)1的備用波長(zhǎng)信道未被占用，節(jié)點(diǎn)1在收到節(jié)點(diǎn)3的呼叫請(qǐng)求并判斷出是節(jié)點(diǎn)3向自己發(fā)出的呼叫請(qǐng)求后，將利用λ8向節(jié)點(diǎn)3回復(fù)接收請(qǐng)求，兩節(jié)點(diǎn)握手成功。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3將同時(shí)采用調(diào)諧裝置對(duì)本節(jié)點(diǎn)的預(yù)留波長(zhǎng)光柵實(shí)施應(yīng)力作用，使光柵產(chǎn)生應(yīng)變，工作波長(zhǎng)改變至事先約定好的信號(hào)傳輸波長(zhǎng)上(注意，此波長(zhǎng)處于ITU-T規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)附近，但并不等于標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng))，兩節(jié)點(diǎn)采用對(duì)方的信號(hào)傳輸波長(zhǎng)發(fā)送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)通信。此時(shí)，如果存在第三節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)4再采用波長(zhǎng)λ4向節(jié)點(diǎn)1發(fā)出呼叫請(qǐng)求時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)1的預(yù)留波長(zhǎng)光柵的工作波長(zhǎng)由于產(chǎn)生了應(yīng)變，已經(jīng)發(fā)生了改變，節(jié)點(diǎn)1將無(wú)法收到此呼叫請(qǐng)求，體現(xiàn)為通道已經(jīng)被占用。
權(quán)利要求
1.一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)，其特征是采用光路交換方式，建立起端到端的連接，受信者確定發(fā)信者的信息和地址；采用具有光路交換功能的光節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行分布式的交換，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，整個(gè)交換體系中不存在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；同時(shí)對(duì)多根光纖進(jìn)行放大的損耗補(bǔ)償方式；采用波分和纖分的復(fù)用方式，利用現(xiàn)有光纜中大量光纖數(shù)量以及光纖的傳輸帶寬；采用交換和信令協(xié)議；利用陣列波導(dǎo)光柵波長(zhǎng)選擇器件和線性波長(zhǎng)變換器，進(jìn)行細(xì)粒度交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)，其特征是采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在不同位置布置主節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間采用多根光纖相連，每根光纖內(nèi)又復(fù)用多個(gè)波長(zhǎng)信道，從每個(gè)主節(jié)點(diǎn)還可以引出多個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，次級(jí)節(jié)點(diǎn)又可以引出下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，從而形成大環(huán)套小環(huán)的結(jié)構(gòu)，以完成從骨干到接入系統(tǒng)的交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)，其特征是分布式光節(jié)點(diǎn)進(jìn)行光纖光路和波長(zhǎng)光路的交換，根據(jù)信令控制通路的建立和拆除，波長(zhǎng)分配辦法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度以及節(jié)點(diǎn)在交換體系中的位置給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一組信令接收波長(zhǎng)，每節(jié)點(diǎn)有固定的接收波長(zhǎng)，采用對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)的可調(diào)諧光纖光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)下話路，光纖光柵還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種分布式的波分纖分光路交換系統(tǒng)，其特征是設(shè)置光纖放大器，采用包層泵浦結(jié)構(gòu)，用一個(gè)或幾個(gè)泵浦源對(duì)多根光纖和多個(gè)波長(zhǎng)的放大；采用側(cè)面耦合方式將泵浦光注入光纖束中，對(duì)多根光纖的同時(shí)放大。
專利摘要
一種分布式波分纖分光路交換系統(tǒng)，采用基于分布式節(jié)點(diǎn)的光路交換體系，在節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成光路交換，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)無(wú)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；采用側(cè)面泵浦，一泵多纖的方式同時(shí)對(duì)多根光纖補(bǔ)償鏈路損耗的新型光放大器。利用可靠廉價(jià)的光電子器件如可調(diào)諧光纖光柵，陣列波導(dǎo)光柵以及光纜中大量的光纖和光纖中的海量帶寬資源，配合網(wǎng)絡(luò)信令協(xié)議建立可靠，高效，安全，健壯的光交換系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)粗粒度及細(xì)粒度的交換，可以有效克服目前基于IP分組交換網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04J14/00GK1996810SQ200610169816
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日
發(fā)明者簡(jiǎn)水生, 童治, 張峰, 陳明, 張建勇 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan